计算机网络重要知识点摘录（考研用）——第五章：传输层

男娘i 2023-10-06 15:37 17阅读 0赞

## 计算机网络重要知识点摘录（考研用）——第五章：传输层 ##

本文参考于《2021年计算机网络考研复习指导》（王道考研），《计算机网络》

######   2.端口号 ######

应用进程通过端口号进行标识， 端口号长度为16bit，能够表示65536（2^16）个不同的端口号。端口号只具有本地意义，即端口号只标识本计算机应用层中的各进程， 在因特网中不同计算机的相同端口号是没有联系的。根据端口号范围可将端口分为两类：  
  （1）服务端使用的端口号  
  这里又分为两类，最重要的一类是熟知端口号，数值为0~1023，IANA（互联网地址指派机构）把这些端口号指派给了TCP/IP最重要的一些应用程序，让所有的用户都知道。另一类称为登记端口号，数值为1024 ~49151，它是供没有熟知端口号的应用程序使用的，使用这类端口号必须在IANA登记，以防止重复。  
  一些常用的熟知端口号如下：  
![在这里插入图片描述][20201012211640961.png_pic_center]

（2）客户端使用的端口号  
  数值为49152~65535。由于这类端口号仅在客户进程运行时才动态地选择，因此又称短暂端口号（也称临时端口）。通信结束后，刚用过的客户端口号就不复存在，从而这个端口号就可供其他客户进程使用。

######   3.套接字 ######

在网络中通过IP地址来标识和区分不同的主机，通过端口号来标识和区分一台主机中的不同应用进程。在网络中采用发送方和接收方的套接字（Socket）组合来识别端点。所谓套接字，实际上是一个通信端点，即  
  套接字=（主机IP地址，端口号）  
  它唯一地标识网络中的一台主机和其上的一个应用（进程）  
  在网络通信中，主机A发给主机B的报文段包含目的端口号和源端口号，源端口号是“返回地址”的一部分，即当B需要发回一个报文段给A时，B到A的报文段中的目的端口号便是A到B的报文段中的源端口号（完全的返回地址是A的IP地址和源端口号）

######   2.UDP的首部格式 ######

UDP数据报包含两部分：UDP首部和用户数据，整个UDP数据报作为IP数据报的数据部分封装在IP数据报中。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
  UDP首部有8B，由4个字段组成，每个字段的长度都是2B，各字段意义如下：  
  （1）源端口  
  源端口号。在需要对方回信时选用，不需要时可用全0  
  （2）目的端口  
  目的端口号。这在终点交付报文时必须使用到  
  （3）长度  
  UDP数据报的长度（包括首部和数据），其最小值是8（仅有首部）  
  （4）校验和  
  检测UDP数据报在传输中是否有错。有错就丢弃。该字段是可选的，当源主机不想计算校验和时，则直接令该字段为全0

#####  5.2.2 UDP校验 #####

在计算校验和时，要在UDP数据报之前增加12B的伪首部，伪首部并不是UDP的真正首部，只是在计算校验和时，临时添加在UDP数据报的前面，得到一个临时的UDP数据报。校验和就是按照这个临时的UDP数据报计算的。伪首部既不向下传送也不向上递交，而仅为了计算校验和。 这样的校验和，既检查了UDP数据报，又对IP数据报的源IP地址和目的IP地址进行了检验。 下图给出了UDP数据报的伪首部各字段的内容：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
  UDP校验和的计算方法和IP数据报首部校验和的计算方法相似，都使用二进制反码运算求和再取反。但不同的是，IP数据报的校验和只检验IP数据报的首部，但UDP的校验和则检查首部和数据部分。

#####  5.3.2 TCP报文段 #####

TCP传送的数据单元称为报文段。一个TCP报文段分为TCP首部和TCP数据两部分，整个TCP报文段作为IP数据报的数据部分封装在IP数据报中。其首部的前20B是固定的。TCP报文段的首部最短为20B，后面有4N字节是根据需要而增加的选项，通常长度为4B的整数倍。  
  ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
  TCP报文段既可以用来运载数据，又可以用来建立连接、释放连接和应答。  
  各字段意义如下：  
  （1）源端口和目的端口字段  
  各占2B。 端口是传输层与应用层的服务接口，传输层的复用和分用功能都要通过端口实现  
  （2）序号字段  
  占4B。 TCP是面向字节流的（即TCP传送时是逐个字节传送的），所以TCP连接传送的数据流中的每个字节都编上一个序号。序号字段的值指的是本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。  
  例如，一个报文段的序号字段值是301，而携带的数据共有100B，表明本报文段的数据的最后一个字节的序号是400，因此下一个报文段的数据序号应从401开始。  
  （3）确认号字段  
  占4B。 是期望收到对方的下一个报文段的数据的第一个字节的序号。若确认号为N，则表明到序号N-1为止的所有数据都已正确收到。  
  例如，B正确收到了A发送过来的一个报文段，其序号字段是501，而数据长度是200B（序号501~700），这表明B正确收到了A发送的到序号700为止的数据。因此B期望收到A的下一个数据序号是701，于是B在发送给A的确认报文段中把确认号置为701  
  （4）数据偏移（即首部长度）  
  占4位。 这里不是IP数据报分片的那个数据偏移，而是表示首部长度， 它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。  
  数据偏移的单位是32位（以4B为计算单位）。 因此当此字段的值为15时，达到TCP首部的最大长度60B  
  （5）保留字段  
  占6位，保留为今后使用，但目前应置为0，该字段可以忽略不计  
  （6）紧急位URG  
  URG=1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统报文段中有紧急数据，应尽快传送（相当于高优先级的数据）。但URG需要和紧急指针配套使用，即数据从第一个字节到紧急指针所指字节就是紧急数据。  
  （7）确认位ACK  
  只有当ACK=1时确认号字段才有效。当ACK=0时，确认号无效。TCP规定，在连接建立后所有传送的报文段都必须把ACK置1  
  （8）推送位PSH（Push）  
  接收TCP收到PSH=1的报文段，就尽快地交付给接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满后再向上交付。  
  （9）复位位RST（Reset）  
  RST=1时，表明TCP连接中出现了严重差错（如主机崩溃或其他原因），必须释放连接，然后再重新建立传输连接。  
  （10）同步位SYN  
  同步SYN表明这是一个连接请求或连接接收报文。  
  当SYN=1，ACK=0时，表明这是一个连接请求报文，对方若同意建立连接，则在响应报文中使用SYN=1，ACK=1。 即SYN=1表示这是一个连接请求或连接接收报文  
  （11）终止位FIN（Finish）  
  用来释放一个连接。FIN=1表明此报文段的发送方的数据已发送完毕，并要求释放传输连接。  
  （12）窗口字段  
  占2B。 它指现在允许对方发送的数据量，接收方的数据缓存空间是有限的，因此用窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据，单位为字节。  
  例如，假设确认号是701，窗口字段是1000。这表明，从701号算起，发送此报文段的一方还有接收1000B的数据（字节序号为701~1700）的接收缓存空间。  
  （13）校验和  
  占2B。校验和字段检验的范围包括首部和数据两部分。在计算校验和时，和UDP一样，要在TCP报文段的前面加上12B的伪首部（只需将UDP伪首部的第4个字段，即协议字段的17改成6，其他的和UDP一样）  
  （14）紧急指针字段  
  占16位。指出在本报文段中紧急数据共有多少字节（紧急数据放在本报文段数据的最前面）  
  （15）选项字段  
  长度可变。TCP最初只规定了一种选项，即最大报文段长度（Maximum Segment Size,MSS）。 MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度。  
  （16）填充字段  
  这是为了使整个首部长度是4B的整数倍

######   1.TCP连接的建立 ######

连接的建立经历以下三个步骤，通常称为三次握手，如图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
  第一步：客户机的TCP首先向服务器的TCP发送一个连接请求报文段。这个特殊的报文段中不含应用层数据，其首部中的SYN标志位被置为1。另外，客户机会随机选择一个起始序号seq=x（连接请求报文不携带数据，但要消耗一个序号）  
  第二步：服务器的TCP收到连接请求报文段后，如同意建立连接，就向客户机发回确认，并为该TCP连接分配TCP缓存和变量。在确认报文段中，SYN和ACK位都被置为1，确认号字段的值为x+1，并且服务器随机产生起始序号seq=y（确认报文不携带数据，但也要消耗一个序号）。确认报文段同样不包含应用层数据。  
  第三步：当客户机收到确认报文段后，还要向服务器给出确认，并且也要给该连接分配缓存和变量。这个报文段的ACK标志位被置1，序号字段为x+1，确认号字段ack=y+1。该报文段可以携带数据，若不携带数据则不消耗序号。

成功进行以上三步后，就建立了TCP连接，接下来就可以传送应用层数据。TCP提供的是全双工通信，因此通信双方的应用进程在任何时候都能发送数据。  
  另外，值得注意的是，服务器端的资源是在完成第二次握手时分配的，而客户端的资源是在完成第三次握手时分配的， 这就使得服务器易于受到SYN洪泛攻击

--------------------

三次握手的目的是为了检验通信双方的收发功能是否都正常。如A与B要建立TCP连接，A向B发送建立连接请求，B收到连接请求，B得知了自己的收信能力和A的发送能力是正常的。接着B向A发送连接确认，A收到连接确认，A知道自己的接收能力和发送能力（收发能力）均正常，以及B的收发能力也正常。这时还需要第三次握手，因为B还不知道自己的发送能力和A的接收能力是否正常，第三次握手A发送确认报文，B收到确认，这时B知道自己的发送能力和A的接收能力正常。至此，A和B都知道了自己和对方的接收功能都正常。三次握手实现了它的目的。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

不采用两次握手的原因：  
  防止两次握手情况下已失效的连接请求报文段突然又传送到服务器而产生错误。若客户A向服务器B发出TCP连接请求，第一个连接请求报文在网络的某个结点长时间滞留，A超时后认为报文丢失，于是再重传一次连接请求，B收到后建立连接。数据传输完毕后双方断开连接。而此时，前一个滞留在网络中的连接请求到达服务器B，而B认为A又发来连接请求，此时若使用三次握手，则B向A返回确认报文段，由于是一个失效的请求，因此A不予理睬，建立连接失败。若采用两次握手，则这种情况下B认为传输连接已经建立，并一直等待A传输数据，而A此时并无连接请求，因此不予理睬，这样就造成了B的资源浪费。

--------------------

######   2.TCP连接的释放 ######

参与TCP连接的两个进程中的任何一个都能终止该连接。TCP连接释放的过程通常称为四次握手（四次挥手）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
  第一步：客户机打算关闭连接时，向其TCP发送一个连接释放报文段，并停止发送数据，主动关闭TCP连接，该报文段的FIN标志位被置1，seq=u，它等于前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1（FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号）。 TCP是全双工的，即可以想象为一条TCP连接上有两条数据通路。发送FIN报文时，发送FIN的一端不能再发送数据，即关闭了其中一条数据通路，但对方还可以发送数据。  
  第二步：服务器收到连接释放报文段后即发出确认，确认号是ack=u+1，而这个报文段自己的序号是v，等于它前面已传送过的数据的最后一个字节的序号加1。此时，从客户机到服务器这个方向的连接就释放了，TCP连接处于半关闭状态。但服务器若发送数据，客户机仍要接收，即从服务器到客户机这个方向的连接并未关闭。  
  第三步：若服务器已经没有要向客户机发送的数据，就通知TCP释放连接，此时其发出FIN=1的连接释放报文段。  
  第四步：客户机收到连接释放报文段后，必须发出确认。 在确认报文段中，ACK字段被置为1，确认号ack=w+1，序号seq=u+1。此时TCP连接还未释放，必须经过等待计时器设置的时间2MSL后，A才进入连接关闭状态。

--------------------

四次挥手的目的即为释放客户机到服务器方向的连接以及服务器到客户机方向的连接（释放双向连接），释放客户机到服务器方向的连接需要客户机向服务器发出释放连接请求、服务器向客户机发送释放确认。而释放服务器到客户机方向的连接需要服务器向客户机发送释放请求、客户机向服务器发送确认。

服务器结束TCP连接的时间要比客户机早一些，因为客户机最后要等待2MSL后才可进入CLOSED状态。客户机等待2MSL时间的原因：  
  （1）保证A发送的最后一个确认报文段能够到达B。如果A不等待2MSL，若A返回的最后确认报文段丢失，则B不能进入正常关闭状态，而A此时已经关闭，也不可能再重传。  
  （2）防止出现“已失效的连接请求报文段”。A在发送最后一个确认报文段后，再经过2MSL可保证本连接持续的时间内所产生的所有报文段从网络中消失（有可能存在在某个结点长期滞留的连接请求报文段）

--------------------

TCP连接建立和释放时：  
  （1）连接建立。分为三步：  
  ①SYN=1,seq=x，ACK=0  ②SYN=1，ACK=1，seq=y,ack=x+1  
  ③ACK=1，seq=x+1，ack=y+1

（2）释放连接。分为四步：  
  ①FIN=1，seq=u  
  ②ACK=1，seq=v，ack=u+1  
  ③FIN=1，ACK=1，seq=w，ack=u+1  
  ④ACK=1，seq=u+1，ack=w+1

######   3.重传 ######

有两种事件会导致TCP对报文段进行重传：超时和冗余ACK  
  （1）超时  
  TCP每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。计时器设置的重传时间到期但还未收到确认时，就要重传这一报文段。  
  由于TCP的下层是一个互联网环境，IP数据报所选择的路由变化很大，因而传输层的往返时延的方差也很大。为了计算超时计时器的重传时间，TCP采用一种自适应算法，它记录一个报文段发出的时间，以及收到相应确认的时间，这两个时间之差称为报文段的往返时间（Round-Trip Time，RTT）。 TCP保留了RTT的一个加权平均往返时间RTTs，它会随新测量RTT样本值的变化而变化。 显然，超时计时器设置的超时重传时间（Retransmission Time-Out,RTO）应略大于RTTs，但也不能大太多，否则当报文段丢失时，TCP不能很快重传，导致数据传输时延大。

（2）冗余ACK（冗余确认）  
  超时触发重传存在的一个问题是超时周期往往太长。发送方通常可在超时事件发生之前通过注意冗余ACK来较好地检测丢包情况。冗余ACK就是再次确认某个报文段的ACK，而发送方先前已经收到过该报文段的确认。 例如，发送方A发送了序号为1、2、3、4、5的TCP报文段，其中2号报文段在链路中丢失，它无法到达接收方B。因此3、4、5号报文段对于B来说就成了失序报文段。TCP规定每当比期望序号大的失序报文段到达时，就发送一个冗余ACK，指明下一个期待字节的序号。 在本例中，3、4、5号报文到达B，但它们不是B所期望收到的下一个报文，于是B就发送3个对1号报文段的冗余ACK，表示自己期望接收2号报文段。TCP规定当发送方收到对同一个报文段的3个冗余ACK时，就可以认为跟在这个被确认报文段之后的报文段已经丢失。 就前例而言，当A收到对于1号报文段的3个冗余ACK时，它可以认为2号报文段已经丢失。这时发送方A可以立即对2号报文执行重传，这种技术通常称为快速重传。冗余ACK还被用在拥塞控制中。

#####  5.3.5 TCP流量控制 #####

TCP提供流量控制服务来消除发送方使接收方缓存区溢出的可能性，因此可以说流量控制是一个速度匹配服务（匹配发送方的发送速率与接收方的读取速率）  
  TCP提供一种基于滑动窗口协议的流量控制机制。  
  在通信过程中，接收方根据自己接收缓存的大小，动态地调整发送方的发送窗口大小，这称为接收窗口rwnd，即调整TCP报文段首部中的窗口字段值，来限制发送方向网络注入报文的速率。 同时，发送方根据其对当前网络拥塞程度的估计而确定的窗口值，称为拥塞窗口cwnd， 其大小与网络的带宽和时延密切相关。  
  例如，在通信中，有效数据只从A发往B，而B仅向A发送确认报文，这时B可以通过设置确认报文段首部的窗口字段来将rwnd通知给A。rwnd即接收方允许连续接收的最大能力，单位是字节。 发送方A总是根据最新收到的rwnd值来限制自己发送窗口的大小，从而将未确认的数据量控制在rwnd大小之内，保证A不会使B的接收缓存溢出。当然，A的发送窗口的实际大小取rwnd和cwnd中的最小值。  
  ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]  
  以上图为例说明滑动窗口机制进行流量控制的过程，设主机A向主机B发送数据，在连接建立时，B告诉A其接收窗口rwnd=400。

#####  5.3.6 TCP拥塞控制 #####

所谓拥塞控制，是指防止过多的数据注入网络，保证网络中的路由器或链路不致过载。出现拥塞时，端点并不了解到拥塞发生的细节，对通信连接的端点来说，拥塞往往表现为通信时延的增加。当然，拥塞控制和流量控制也有相似的地方，即它们都通过控制发送方发送数据的速率来达到控制效果。  
  拥塞控制与流量控制的区别：拥塞控制是让网络能够承受现有的网络负荷，是一个全局性的过程，涉及所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。 相反，流量控制往往是指点对点的通信量的控制，即接收端控制发送端，它所要做的是抑制发送端发送数据的速率，以便使接收端来得及接收  
  例如，某个链路的传输速率为10Gb/s，某巨型机向一台PC以1Gb/s的速率传送文件，显然网络的带宽是足够大的，不存在拥塞问题，但如此高的发送速率将导致PC可能来不及接收，因此必须进行流量控制。但若有100万台PC在此链路上以1Mb/s的速率传送文件，则现在的问题就变为网络的负载是否超过了现有网络所能承受的范围。  
  为了更好地对传输层进行拥塞控制，因特网建议标准定义了以下4种算法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。  
  发送方在确定发送报文段的速率时，既要根据接收方的接收能力，又要从全局考虑不要使网络发生拥塞。因此，TCP协议要求发送方维护以下两个窗口：  
  （1）接收窗口rwnd  
  接收窗口指接收方根据目前接收缓存大小所许诺的最新窗口值，反映接收方的容量。由接收方根据其放在TCP报文的首部的窗口字段通知发送方。  
  （2）拥塞窗口cwnd  
  发送方根据自己估算的网络拥塞程度而设置的窗口值，反映网络的当前容量。 只要网络未出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，以便把更多的分组发送出去。但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入网络的分组数。

发送窗口的上限值应取接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd中较小的一个， 即  
  发送窗口的上限值=min\[rwnd,cwnd\]

######   1.慢开始和拥塞避免 ######

（1）慢开始算法  
  在TCP刚刚连接好并开始发送TCP报文段时，先令拥塞窗口cwnd=1，即一个最大报文段长度MSS。每收到一个对新报文段的确认后，将cwnd加1，即增大一个MSS。用这样的方法逐步增大发送方的拥塞窗口cwnd， 可使分组注入网络的速率更加合理  
  例如，A向B发送数据，发送时A的拥塞窗口为2，那么A一次可以发送两个TCP报文段，经过一个RTT后（也称一个传输轮次），A收到B对刚才两个报文的确认，于是把拥塞窗口调整为4，下一次发送时就可以一次发送4个报文段。  
  使用慢开始算法后，每经过一个传输轮次（即往返时延RTT），拥塞窗口cwnd就会加倍，即cwnd的大小指数式增长。 这样，慢开始一直把拥塞窗口cwnd增大到一个规定的慢开始门限ssthresh（阈值），然后改用拥塞避免算法。

（2）拥塞避免算法  
  拥塞避免算法的做法如下：发送端的拥塞窗口cwnd每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小，而不是加倍，使cwnd按线性规律缓慢增长（即加法增大），而当出现一次超时（网络拥塞）时，令慢开始门限ssthresh等于当前cwnd的一半（即乘法减小）

根据cwnd的大小执行不同的算法，可归纳如下：  
  当cwnd<ssthresh时，使用慢开始算法  
  当cwnd>ssthresh时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法  
  当cwnd=ssthresh时，既可以使用慢开始算法，又可以使用拥塞避免算法（通常做法是使用拥塞避免算法）

（3）网络拥塞的处理  
  网络出现拥塞时，无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方检测到超时事件的发生（未按时收到确认，重传计时器超时），就要把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发送方的cwnd值的一半（但不能小于2）。然后把拥塞窗口cwnd重新设置为1，执行慢开始算法。 这样做的目的是迅速减少主机发送到网络中的分组数，使得发生拥塞的路由器有足够的时间把队列中积压的分组处理完。  
  拥塞避免并不能完全避免拥塞。利用以上措施要完全避免网络拥塞是不可能的。拥塞避免是指在拥塞避免阶段把拥塞窗口控制为按线性规律增长，使网络比较不容易出现拥塞。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]  
  慢开始和拥塞避免的实现过程如上图所示  
  初始时，拥塞窗口置为1，即cwnd=1，慢开始门限置为16，即ssthresh=16。慢开始阶段，cwnd的初值为1，以后发送方每收到一个确认ACK，cwnd值加1，也即经过每个传输轮次（RTT），cwnd呈指数规律增长。  
  拥塞窗口cwnd增长到慢开始门限ssthresh时（即当cwnd=16时），就改用拥塞避免算法，cwnd按线性规律加法增大  
  假定cwnd=24时网络发生拥塞，更新ssthresh的值为12（即变为超时时cwnd值24的一半），cwnd重置1，并执行慢开始算法，cwnd=12时，改为拥塞避免算法

注意在慢开始（指数级增长）阶段，若2cwnd>ssthresh，则下一个RTT的cwnd等于ssthresh，而不等于2cwnd，即cwnd不能跃过ssthresh值。在上图中，在第16个轮次时cwnd=8、ssthresh=12,在第17个轮次时cwnd=12，而不等于16

在慢开始和拥塞避免算法中使用了“乘法减小”和“加法增大”方法。“乘法减小”是指不论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要出现一次超时（即很可能出现了网络拥塞），就把慢开始门限值ssthresh设置为当前拥塞窗口值的一半。 网络频繁出现拥塞时，ssthresh值就下降得很快，以大大减少注入网络的分组数。而 “加法增大”是指执行拥塞避免算法后，在收到对所有报文段的确认后（即经过一个RTT），就把拥塞窗口cwnd增加一个MSS大小 ，使拥塞窗口缓慢增大，以防止网络过早出现拥塞

######   2.快重传和快恢复 ######

快重传和快恢复算法是对慢开始和拥塞避免算法的改进  
  （1）快重传  
  冗余ACK不仅可以检测丢包的发生，也可用于网络拥塞的检测（丢了包当然意味着网络可能出现了拥塞）。快重传并非取消重传计时器，而是在某些情况下可更早地重传丢失的报文段。  
  当发送方连续收到三个重复的ACK报文时，直接重传对方尚未收到的报文段，而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时。  
  （2）快恢复  
  快恢复算法的原理如下：发送端收到连续三个冗余ACK（即重复确认）时，执行乘法减小算法，把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时发送方cwnd的一半。 与慢开始（慢开始算法将拥塞窗口cwnd设置为1）的不同之处是，它把cwnd的值设置为慢开始门限ssthresh改变后的数值，然后开始执行拥塞避免算法（加法增大），使拥塞窗口缓慢地线性增大。  
  由于跳过了cwnd从1起始的慢开始过程，所以被称为快恢复。 快恢复算法的实现过程如下图所示（虚线为慢开始的处理过程作为对比）：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

在流量控制中，发送方发送数据的量由接收方决定，而在拥塞控制中，则由发送方自己通过检测网络状况来决定。实际上，慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复几种算法应是同时应用在拥塞控制机制之中的，当发送方检测到超时的时候，就采用慢开始和拥塞避免，当发送方接收到冗余ACK时，就采用快重传和快恢复。

--------------------

超时发生时cwnd被置为1，而受到3个冗余ACK时cwnd减半的原因：  
  超时事件发生时说明拥塞程度更严重，在收到3个冗余ACK的情况下，网络虽然拥塞，但至少还有ACK报文段能被正确交付

[20201012211640961.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201012211640961.png#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201012223434772.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201013123219312.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201013211708666.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201014123748509.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201014223529605.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020101422403357.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201015224909723.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201016203603197.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]: https://img-blog.csdnimg.cn/20201016210915276.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0NzA5OTkw,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center